毕业设计论文：球阀的设计

。（见下图）法兰的设计计算阀体与阀盖的连接形式可归纳为五类，分为螺纹连接、法兰连接、夹箍连接、焊接连接、自紧式密封结构连接。阀体中法兰设计与计算时同时综合考虑了以下问题：法兰强度和刚度直接影响着法兰连接的安全性和密封性。因此，法兰尺寸足以承受由于流体压力和其他载荷所引起的应力。螺栓应力的确定及密封垫片的比压值的选取，为保持垫片密封必须拧紧螺栓而引起的法兰中的应力。由于阀门使用过程中温度的变化、振动、水击以及由于管路传递载荷而引起的法兰中的应力。材料的高温力学性能。在设计与计算中法兰时，将法兰、螺栓、垫片与管件视为一个整体受压元件，同时加以统筹考虑。中法兰设计的主要内容有确定法兰的型式和密封面的形式；选择垫片（材料、型式和尺寸）；确定螺栓直径和数量及材料；确定法兰颈部尺寸，法兰宽度和厚度尺寸等。圆形中法兰的设计计算包括：确定垫片材料、形式及尺寸；确定螺栓材料、规格及数量；确定法兰材料、密封面形式和结构尺寸；进行应力校核。在此设计中，法兰连接与壳体制成一体，法兰连接结构的尺寸虽然较大，但拆卸方便，密封可靠，可用于各种压力大小口径的阀门。垫片的材料以及螺栓的材料规格等将在下章中予以分析计算，在此章中只进行法兰的相关计算。法兰预紧力计算按公式（7-1）式中，W为螺栓设计载荷，由式8-5得数据W=SG为螺栓中心到垫片作用力位置处的径向距离，此设计采用mm由此，计算式7-1得=643.10N·mm法兰操作力矩按公式（7-2）式中（7-3）（7-4）（7-5）为作用于法兰内径截面上的流体静压轴向力，为法兰内直径，p设计压力，由此可知，=3140N为流体静压总轴向力与作用法兰内径截面上流体静压轴向力之差。为流体静压总轴向力。为垫片压紧力作用中心圆直径，取为43mm可知,由此得到在操作状态下为式7-3中，式7-4中，式7-5中，由以上数据，计算式7-2得==75832N·mm螺栓的布置和设计螺栓的间距螺栓的最小间距应该满足扳手操作空间的要求，查《阀门设计手册》表4-19，得出，推荐的螺栓最小间距Smin和法兰的径向尺寸S、Se为：当此设计中采用公称直径dB选用12mm时，需要满足螺栓中心到阀盖外壁不小于20mm，螺栓中心到法兰外壁不小于16mm。[1]在此设计中，本设计属于小型球阀，使用于一般工况，因此，在保证安全、密封的情况下，采用较大间距的安装方法。推荐的螺栓最大间距按公式（8-1）式中，螺栓公称直径dB为12mm法兰有效厚度为δf为12mm垫片系数根据《阀门设计手册》表4-17，采用O型圈，无织品或无高含量石棉纤维的合成橡胶，因此垫片系数m为由此，计算式8-1得=72mm在此设计中，同时为了美观和安全的考虑，螺栓在以法兰中心为圆心半径为35mm的圆上阵列分布，分布在法兰的四个角上。（见右图）螺栓载荷的计算1.在预紧状态下需要的最小螺栓载荷按公式阀体半剖视图（8-2）式中，DG为垫片压紧力作用中心圆直径（mm），本设计中，DG为43mm垫片有效密封宽度b为5mm垫片比压y，由《阀门设计手册》表4-17，查得由此，计算式8-2得=N2.操作状态下需要的最小螺栓载荷按公式（8-3）式中，F为流体静压总轴向力FP为操作状态下，需要的最小垫片压紧力p为设计压力由此，计算式8-3得=N右图为螺栓设计图螺栓面积的计算1.操作状态下需要的最小螺栓载荷按公式（8-4）式中，σb的值选用HT250的值≥240由此，计算式7-4得=mm²2.操作状态下需要的最小螺栓面积由于操作状态的温度和预紧下的温度接近，因此，可采用螺栓面积即为Aa为mm²螺栓设计载荷计算1.预紧力状态下螺栓设计载荷计算按公式（8-5）式中，Am表示需要的螺栓总截面积，取Ap和Aa的大值，由以上计算可得Am为mm²,Ab为实际使用的螺栓总截面积，本设计使用四个螺栓，因此总截面积为mm2由以上数据，计算式8-5得=2.操作状态螺栓设计载荷按公式（8-6）可知=5零件的选材分析和依据5.1阀体、阀盖材料：铸钢ZG25依据：使用温度（℃）-80～200用于的低压阀门。力学性能：铸件壁厚(mm)5～10抗拉强度（σb≥）240特点：其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优，需进行人工时效处理。可用于要求高强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、塔器、法兰、填料箱本体及压盖、碳化塔、硝化塔等；还可制作机床床身、立柱、气缸、齿轮以及需经表面淬火的零件。[1][3]5.2密封圈材料：复合材料(聚四氟乙烯)依据：橡胶制品密封件在高压、高温摩擦条件下，容易造成橡胶材料老化，影响密封件的寿命和性能的稳定性，通常在一定时间期限内需要更换。而复合材料由于成分的不同，可以同时具有耐磨、耐油、耐老化、耐酸碱等优越的物化性能。在不容易更换的情况下，球阀采用复合材料密封圈。[1]5.3阀杆材料：铬不锈钢40Cr依据：抗拉强度σb(MPa):≥539

屈服强度σs(MPa):≥343选用参照Q11F型的零件材料，适用于壁厚100mm以下的铸件。[3]5.4阀杆螺母材料：铸青铜依据：借用Q11F球阀的选用材料。5.5扳手材料：铸钢ZG25依据：造型容易，符合强度要求。特点：同阀体和阀盖。5.6阀体垫片材料：无织品或无高含量石棉纤维的合成橡胶用途：置于阀体和阀盖之间，形成在密封圈之外的第二层密封防护，提高阀门的使用寿命。[5]5．7填料压紧套材料：35用途：用来压紧密封材料，达到密封效果。6球阀的安装与维护球阀安装与维护应注意以下事项：安装:

1)、安装前，在阀完全打开的状态下进行冲洗清洁。

2)、准备与管道连接前，须冲洗和清除干净管道中残存的杂质（这些物质可能会损坏阀座和球）。

3)、在安装期间，请不要用阀的执行机构部分作为起重的吊装点，以避免损坏执行机构及附件。.

4)、安装点附近的管道不可有低垂或者承受外力的现象，可以用管道支架或者支撑物来消除管线的偏离。5)、与管道连接后，请用规定的扭矩交叉锁紧法兰连接螺栓。6)、要留有阀柄旋转的位置。7)、不能用作节流。维修:

要拥有较长的使用寿命和免维修期，将依赖以下几个因素：正常的工作条件、保持和谐的温度/压力比，以及合理的腐蚀数据

注意:●球阀在关闭状态下，阀体内部依旧存在受压流体

●维修前，解除管线压力并使阀门处于打开位置

●维修前，断开电源或气源

●维修前，将执行机构与支架脱离

1)、填料处得再锁紧

若填料涵处有微泄发生，须再锁紧填料压紧套.

注意不要锁太紧，通常再锁1/4圈～1圈，泄露即会停止。

2)、更换阀座和密封件.

A)、拆卸

使阀处于半开位置，冲洗、清除阀体内外可能存在的危险物质.关闭球阀，拆掉两边法兰上的连接螺栓和螺母，然后将阀由管线上完全移除。

先拆下扳手，再

拆卸体盖连接螺栓和螺母，将阀盖与阀体分离，并拿掉阀盖垫圈。确认阀球在“关断”位置，这可以将其较容易的从阀体拿出，随后取出阀座。

由阀体中孔向下轻推阀杆直到完全取出，然后取出O型圈及阀杆下填料。

注意：请谨慎操作，以避免擦伤阀杆表面及阀体填料函密封部位。

B)、重新组装

清洗和检查拆下零件，强烈推荐用备用零件包更换其阀座及阀盖垫圈等密封件。

按拆卸的相反顺序进行组装。

用规定的扭矩，交叉锁紧法兰连接螺栓。

用规定的扭矩，锁紧阀杆螺母。

通过旋转阀杆带动阀芯旋转，使阀门至打开和关闭位置。

如有可能，请在回装管道前，按相关标准对阀进行压力密封测试和性能测试。7结论与总结毕业小设计是考验我们大学这四年来的所学，它要求我们将大学这四年来所学到的知识能够融会贯通、熟练应用，并要求我们能够理论联系实际，培养我们的综合运用能力以及解决实际问题的能力。在这几个星期里，我不断学习、不断的提高。在刘晶老师的悉心指导下，我通过最初设计方案的确定，之后尺寸设计，校核计算，绘制计算机图纸等几个阶段,从中学到了很多东西，对自己的设计内容——球阀，有了深入的了解。了解了阀门行业的发展，球阀的分类，以及球阀的设计要点、步骤和材料选取等比较专业的内容。同时让我再次熟悉了一些相关的专业知识，比如机械设计，气液压原理，工程材料等。这次的毕业设计，是对我这四年来所学的专业知识是否踏实的检验，让我对这四年中所学知识进行了综合，也让我温习了一些已经快要淡忘的专业知识，并且还学到了一些实际设计经验。与此同时，我也充分认识到自身的许多不足：基础知识学得不够扎实，缺乏综合运用及理论联系实际的能力等。在今后的学习工作中，我一定回努力提